统计建模中的多元回归分析是一种重要的统计方法,用于研究多个自变量与一个因变量之间的关系。这种方法在诸如会计学、经济学、社会科学等多个领域广泛应用。在实际问题中,变量间的关联通常分为确定关系(如函数关系)和不确定关系(如相关关系)。当关系存在不确定性且无法用简单的函数形式表达时,就需要利用统计分析来揭示隐藏在随机性背后的规律,这就是回归分析的核心。
回归分析的主要目标是找出因变量(Y)与一组自变量(X1, X2, ..., Xp)之间的统计依赖关系。如果只有一个自变量,称为一元回归;如果有多个自变量,则为多元回归。确定自变量和因变量时,应选择那些对因变量有显著影响且可以观测到的变量作为自变量,而因变量通常是不可控的,但可以通过自变量的改变来预测其可能的变化。
在多元线性回归模型中,假设因变量Y对所有自变量X1, X2, ..., Xp的期望值(条件均值)是自变量的线性函数,即Y = a0 + a1X1 + a2X2 + ... + apXp,其中a0, a1, a2, ..., ap是待估计的参数,表示自变量对因变量影响的程度。这种线性关系使得我们可以建立一个数学模型来预测因变量的值,即使在存在随机性的条件下。
均方误差(Mean Square Error, MSE)是衡量回归函数与实际观测值之间差异的一个重要指标。它定义为Y与预测值f(X1, X2, ..., Xp)之差的平方的期望值。寻找均方误差最小的函数,即E[Y - f(X1, X2, ..., Xp)]2最小的函数,就是最佳的回归函数。在多元正态分布假设下,这个最小化问题会导出线性回归方程,即E(Y│X1, X2, ..., Xp)。
多元线性回归模型的构建和求解涉及参数估计,通常使用最小二乘法来确定这些参数。最小二乘法通过最小化残差平方和来找到最佳的系数估计,即使所有数据点到回归线的垂直距离的平方和最小化。这样得到的回归方程能够提供关于因变量如何随自变量变化的定量信息,有助于预测、解释和控制因变量的行为。
在实际应用中,多元回归分析还涉及到模型的评估和验证,包括残差分析、系数显著性检验(如t检验)、多重共线性检查、异方差性检验、模型的拟合优度(R²)以及预测误差的评估等。此外,还需要考虑自相关、异常值和缺失数据等问题,以确保模型的可靠性和有效性。
多元回归分析是统计建模中的关键工具,它帮助我们理解和描述多个变量之间的复杂关系,为决策提供数据支持。在会计学中,例如,可以利用多元回归来预测公司业绩、评估投资风险等。在执行多元回归分析时,务必注意模型的假设,正确解释结果,并对模型的局限性保持警惕。